項勇

【摘 要】目前，一些功能單一、通用性不強(qiáng)、測試平臺集成度低的故障檢測系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代機(jī)動電子裝備的應(yīng)急搶修需求。為此，本文著重研究了機(jī)動電子裝備故障檢測的通用測試技術(shù)方案和實現(xiàn)平臺，給出了通用測試系統(tǒng)中總線型測試模塊（儀器）選用、測試接口適配處理等關(guān)鍵技術(shù)的解決途徑，以及為達(dá)到可移植性而采用的面向信號的測試軟件設(shè)計方案，實現(xiàn)了多種有線、無線裝備的通用性測試。

【關(guān)鍵詞】自動測試；PXI總線；通用性；ATS；TPS

一、引言

隨著科學(xué)的進(jìn)步，機(jī)動電子裝備變得越來越復(fù)雜，需要測試的參數(shù)多，精度高，使得與之配套的自動測試系統(tǒng)（Automatic Testing System，ATS）變得越來越復(fù)雜，開發(fā)難度不斷增加，專用的測試儀器、測試系統(tǒng)已不能滿足需求，而且測試裝備數(shù)量多，建設(shè)、維護(hù)、保障的費(fèi)用也非常昂貴，研究通用自動測試技術(shù)是必要的。

通用的自動測試系統(tǒng)的設(shè)計思想主要是采用模塊化開放式的通用結(jié)構(gòu)，以綜合通用的測試設(shè)備代替單一功能的專用測試設(shè)備，實現(xiàn)資源共享；采用共同的測試策略，統(tǒng)一規(guī)劃測試系統(tǒng)設(shè)計，利用共同的硬件平臺及軟件平臺，從設(shè)計過程開始，就非常重視后續(xù)階段的系列測試平臺研制能夠利用前一階段的開發(fā)成果；采用較為成熟和先進(jìn)的商用標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，根據(jù)不同的測試要求，以核心測試系統(tǒng)為基礎(chǔ)方便進(jìn)行擴(kuò)展。自動測試系統(tǒng)通用平臺具有模塊化、開放性和可移植性的特點(diǎn)，可以最大程度地節(jié)約成本，使系列測試系統(tǒng)的開發(fā)更方便、快捷、成本更低。

二、機(jī)動電子裝備的特點(diǎn)及其通用測試需求

機(jī)動電子裝備種類多，包括各種類型傳感器、加固計算機(jī)、服務(wù)器、話音終端、顯示控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、交換控制設(shè)備、有線通信設(shè)備、無線通信設(shè)備等。裝備主要特點(diǎn)：

1.信號類型復(fù)雜

按照不同分類方式可分為模擬/數(shù)字信號，無線/有線信號，低頻/高頻信號，語音/圖像/數(shù)據(jù)信號，等等。

2.技術(shù)參數(shù)多

電子裝備功能性能參數(shù)多，隨著設(shè)備智能化的發(fā)展，可戰(zhàn)場測試的參數(shù)越來越多。

3.準(zhǔn)確度要求高

電子裝備具有較高的測試精度需求，決定了測試設(shè)備具有更高的測試準(zhǔn)確度，以保證測試結(jié)果與實際量值的準(zhǔn)確一致。

4.實時化要求高

機(jī)動搶修要求自動化測試系統(tǒng)具有更實時的測試能力，包括實時測量、實時處理和實時傳輸數(shù)據(jù)的能力，形成高水平的綜合測試診斷能力，實現(xiàn)對測試對象的自動檢測、準(zhǔn)確診斷和快速修復(fù)。

電子裝備的自動測試系統(tǒng)用于機(jī)動電子裝備的故障診斷和維修測試，是機(jī)動戰(zhàn)場搶修車的核心組成部分。通過對被測試的電子裝備進(jìn)行信號特征分析，按照國際通用的測試硬件及軟件標(biāo)準(zhǔn)，采取模塊化設(shè)計思想，充分分析各類測試儀器、模塊的優(yōu)勢，設(shè)計適應(yīng)機(jī)動電子裝備通用自動測試系統(tǒng)。該通用測試系統(tǒng)是基本通用系統(tǒng)，可覆蓋多種被測電子裝備的信號類型，適配器適應(yīng)能力強(qiáng)，基于通用的硬件平臺可很方便的完成測試程序開發(fā)。通用測試系統(tǒng)可重構(gòu)，可擴(kuò)充，可根據(jù)不同用戶的測試需求，快速地在硬件平臺上實現(xiàn)測試資源配置、接口適配器設(shè)計，測試程序可方便移植，以適應(yīng)更多類型的電子裝備。

三、基于總線模塊（儀器）的通用硬件平臺設(shè)計

系統(tǒng)通用硬件平臺采用PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）總線技術(shù)、輔以GPIB （General Purpose Interface Bus）可擴(kuò)展程控儀器組建智能測試平臺，設(shè)計一個開放式、模塊化的通用測試系統(tǒng)。

1.測試總線及測試模塊（儀器）

PXI總線是基于PCI總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展。PXI總線符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械、電氣和軟件特性方面充分發(fā)揮了PCI總線的全部優(yōu)點(diǎn)，符合PXI總線標(biāo)準(zhǔn)的測試模塊信號類型豐富，是自動測試系統(tǒng)的高性能運(yùn)載平臺，符合PXI總線的測試模塊類型豐富，方便集成。GPIB總線是一種數(shù)字式并行總線，屬外部總線范疇。主要用于連接測試儀器，可以非常便利的擴(kuò)展各種類型的獨(dú)立設(shè)備，方便靈活，儀器還可獨(dú)立使用，但是總線速率較慢。針對被測設(shè)備參數(shù)類型的不同和各類總線的特點(diǎn)，從總體易用性和測試需求方面綜合考慮，采用PXI與GPIB的混合總線方式，利用兩種總線的優(yōu)勢，提高測試平臺的通用性、配置靈活性。

2.接口適配

測試接口適配器（Interface Test Adapter，ITA）主要負(fù)責(zé)測試儀器和被測對象（Unit Under Test，UUT）之間測試信號的輸入和輸出，實現(xiàn)測試信號轉(zhuǎn)接和信號調(diào)理，是測試信號的一個轉(zhuǎn)接中樞。接口適配器的作用如圖1所示。

圖1：接口適配的作用示意圖

測試信號轉(zhuǎn)接利用硬件平臺中開關(guān)系統(tǒng)的不同組態(tài)，實現(xiàn)被測單元接口和測試資源間的連接與通道切換，節(jié)省測試資源，增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性。在設(shè)計中，采用多種開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的混合開關(guān)結(jié)構(gòu)，將具有模塊化的各種開關(guān)資源靈活配置和級連，通過軟件完成各種組態(tài)和切換，實現(xiàn)測試資源端和被測資源端的任意兩路信號可以互達(dá)。

信號調(diào)理根據(jù)被測對象信號特點(diǎn)，對信號調(diào)理模塊進(jìn)行系列化規(guī)劃。模擬信號調(diào)理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對模擬信號的放大、衰減、驅(qū)動、濾波等；數(shù)字信號調(diào)理模塊實現(xiàn)對數(shù)字信號的隔離、驅(qū)動及F/V 變換等。這種系列化、模塊化的信號調(diào)理方案，具有設(shè)計錯誤易修正、成本低、可靠性高、整機(jī)的維修性好和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。

四、面向信號的通用測試軟件設(shè)計

基于測試平臺，針對被測裝備研制的測試程序集TPS（Test Program Set），是向用戶提供自動化測試功能的實體，可以使機(jī)動指揮系統(tǒng)電子裝備的測試維修效率提高數(shù)倍甚至數(shù)十倍，是自動測試系統(tǒng)的重要組成部分。TPS軟件通用性是自動測試系統(tǒng)通用性的重要體現(xiàn)，關(guān)鍵技術(shù)包括面向信號的編程和TPS可移植性設(shè)計。endprint

1.面向信號的編程技術(shù)

機(jī)動電子裝備的接口類型非常復(fù)雜，如果針對每類設(shè)備的每種接口都開發(fā)相應(yīng)的程序，程序的類型和數(shù)量將非常龐大。將每類設(shè)備按照接口信號類型歸類，按照國標(biāo)/國軍標(biāo)規(guī)定的方法對信號的測試方式進(jìn)行分析，并參照設(shè)備廠家有效運(yùn)行的測試維修方案，確定每種信號類型正確的測試方法，建立信號測試模型。針對每種信號的測試模型，采用面向信號的編程技術(shù)（如面向信號語言ATLAS），設(shè)計每類信號TPS，一類TPS程序即是一類信號的完整測試。

面向信號的測試流程描述語言，其代碼主要根據(jù)測試需求、測試策略進(jìn)行編寫。在具體的測試設(shè)備中對測試流程描述語言源程序進(jìn)行解釋（編譯）后，由測試流程描述語言定義的測試需求被映射成測試設(shè)備中的測試行為。測試流程描述語言不直接涉及儀器功能，有利于實現(xiàn)TPS的互操作性。

2.TPS可移植性設(shè)計

TPS可移植性設(shè)計是測試系統(tǒng)軟件具有良好的通用性重要特征，是自動測試領(lǐng)域的重要研究課題。機(jī)動測試系統(tǒng)可移植性要求TPS能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，在硬件方面要求適配器與測試平臺對接使用標(biāo)準(zhǔn)信號接口，測試程序能夠適應(yīng)移植后測試平臺硬件的變化。TPS可移植和互操作技術(shù)是實現(xiàn)測試軟件可重用、擴(kuò)展測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、提高開發(fā)效率和降低測試系統(tǒng)開發(fā)成本的關(guān)鍵。TPS可移植性設(shè)計主要依托以下技術(shù)措施：

（1）儀器配置無關(guān)性。TPS采用基于信號的體系結(jié)構(gòu)，信號接口隔離測試程序和具體儀器，使用面向信號的語言（如ATLAS）或其他語言使用面向信號方法編寫TPS調(diào)用信號接口，使TPS 和儀器無關(guān)。

（2）適配器通用性。強(qiáng)化適配器通用性設(shè)計，使被測設(shè)備與測試平臺間建立一種通用的、標(biāo)準(zhǔn)的連接關(guān)系。

（3）軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化。主控模塊對不同的模塊（儀器）設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，使TPS獲得更大的硬件獨(dú)立性。

五、裝備通用測試系統(tǒng)實例

某電子裝備測試平臺設(shè)計，遵守了通用測試平臺的設(shè)計概念，采用PXI和GPIB 總線模塊、儀器構(gòu)建通用測試平臺，如圖2所示。測試模塊、儀器選擇通用的貨架產(chǎn)品，包括18槽PXI機(jī)箱PXI-1045、零槽控制器PXI-8105、數(shù)字IO模塊PXI-6509、數(shù)字多用表PXI-4070、動態(tài)信號分析儀PXI-4461、射頻信號發(fā)生器PXI-5671、射頻信號分析儀PXI-5660、矩陣開關(guān)PXI-2530、多功能串行測試模塊PXI-8430/4，GPIB總線示波器等，測試信號類型覆蓋關(guān)鍵被測設(shè)備信號類型，硬件平臺方便調(diào)整和擴(kuò)展。

六、結(jié)束語

為提高保障機(jī)動指揮裝備的可用性和可靠性，研制機(jī)動電子裝備戰(zhàn)場搶修車的需求日益迫切，而自動測試系統(tǒng)是戰(zhàn)場搶修車的核心設(shè)備。通過對軍事需求、裝備現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合，我們認(rèn)為，自動測試系統(tǒng)的研制中通用性設(shè)計是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文針對機(jī)動電子裝備特點(diǎn)，從軟硬件兩方面入手，論述設(shè)計通用自動測試系統(tǒng)技術(shù)途徑。據(jù)此研制的戰(zhàn)場搶修車在測試能力、智能程度上取得明顯突破，擴(kuò)充了有效測試電子裝備數(shù)量及種類，在經(jīng)濟(jì)性和效益性方面大幅提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞青、馮茜等.軍用自動測試系統(tǒng)通用性技術(shù)研究與應(yīng)用.國外電子測量技術(shù).2009.28（1）

[2]李永明、王儉勤等.國外標(biāo)準(zhǔn)化通用航空電子自動測試設(shè)備現(xiàn)狀和發(fā)展.計算機(jī)測量與控制.2004.12（1）

[3]管京周.基于PXI總線的導(dǎo)彈通用計量檢定平臺設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制2006，14（1）endprint

1.面向信號的編程技術(shù)

機(jī)動電子裝備的接口類型非常復(fù)雜，如果針對每類設(shè)備的每種接口都開發(fā)相應(yīng)的程序，程序的類型和數(shù)量將非常龐大。將每類設(shè)備按照接口信號類型歸類，按照國標(biāo)/國軍標(biāo)規(guī)定的方法對信號的測試方式進(jìn)行分析，并參照設(shè)備廠家有效運(yùn)行的測試維修方案，確定每種信號類型正確的測試方法，建立信號測試模型。針對每種信號的測試模型，采用面向信號的編程技術(shù)（如面向信號語言ATLAS），設(shè)計每類信號TPS，一類TPS程序即是一類信號的完整測試。

面向信號的測試流程描述語言，其代碼主要根據(jù)測試需求、測試策略進(jìn)行編寫。在具體的測試設(shè)備中對測試流程描述語言源程序進(jìn)行解釋（編譯）后，由測試流程描述語言定義的測試需求被映射成測試設(shè)備中的測試行為。測試流程描述語言不直接涉及儀器功能，有利于實現(xiàn)TPS的互操作性。

2.TPS可移植性設(shè)計

TPS可移植性設(shè)計是測試系統(tǒng)軟件具有良好的通用性重要特征，是自動測試領(lǐng)域的重要研究課題。機(jī)動測試系統(tǒng)可移植性要求TPS能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，在硬件方面要求適配器與測試平臺對接使用標(biāo)準(zhǔn)信號接口，測試程序能夠適應(yīng)移植后測試平臺硬件的變化。TPS可移植和互操作技術(shù)是實現(xiàn)測試軟件可重用、擴(kuò)展測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、提高開發(fā)效率和降低測試系統(tǒng)開發(fā)成本的關(guān)鍵。TPS可移植性設(shè)計主要依托以下技術(shù)措施：

（1）儀器配置無關(guān)性。TPS采用基于信號的體系結(jié)構(gòu)，信號接口隔離測試程序和具體儀器，使用面向信號的語言（如ATLAS）或其他語言使用面向信號方法編寫TPS調(diào)用信號接口，使TPS 和儀器無關(guān)。

（2）適配器通用性。強(qiáng)化適配器通用性設(shè)計，使被測設(shè)備與測試平臺間建立一種通用的、標(biāo)準(zhǔn)的連接關(guān)系。

（3）軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化。主控模塊對不同的模塊（儀器）設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，使TPS獲得更大的硬件獨(dú)立性。

五、裝備通用測試系統(tǒng)實例

某電子裝備測試平臺設(shè)計，遵守了通用測試平臺的設(shè)計概念，采用PXI和GPIB 總線模塊、儀器構(gòu)建通用測試平臺，如圖2所示。測試模塊、儀器選擇通用的貨架產(chǎn)品，包括18槽PXI機(jī)箱PXI-1045、零槽控制器PXI-8105、數(shù)字IO模塊PXI-6509、數(shù)字多用表PXI-4070、動態(tài)信號分析儀PXI-4461、射頻信號發(fā)生器PXI-5671、射頻信號分析儀PXI-5660、矩陣開關(guān)PXI-2530、多功能串行測試模塊PXI-8430/4，GPIB總線示波器等，測試信號類型覆蓋關(guān)鍵被測設(shè)備信號類型，硬件平臺方便調(diào)整和擴(kuò)展。

六、結(jié)束語

為提高保障機(jī)動指揮裝備的可用性和可靠性，研制機(jī)動電子裝備戰(zhàn)場搶修車的需求日益迫切，而自動測試系統(tǒng)是戰(zhàn)場搶修車的核心設(shè)備。通過對軍事需求、裝備現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合，我們認(rèn)為，自動測試系統(tǒng)的研制中通用性設(shè)計是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文針對機(jī)動電子裝備特點(diǎn)，從軟硬件兩方面入手，論述設(shè)計通用自動測試系統(tǒng)技術(shù)途徑。據(jù)此研制的戰(zhàn)場搶修車在測試能力、智能程度上取得明顯突破，擴(kuò)充了有效測試電子裝備數(shù)量及種類，在經(jīng)濟(jì)性和效益性方面大幅提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞青、馮茜等.軍用自動測試系統(tǒng)通用性技術(shù)研究與應(yīng)用.國外電子測量技術(shù).2009.28（1）

[2]李永明、王儉勤等.國外標(biāo)準(zhǔn)化通用航空電子自動測試設(shè)備現(xiàn)狀和發(fā)展.計算機(jī)測量與控制.2004.12（1）

[3]管京周.基于PXI總線的導(dǎo)彈通用計量檢定平臺設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制2006，14（1）endprint

1.面向信號的編程技術(shù)

機(jī)動電子裝備的接口類型非常復(fù)雜，如果針對每類設(shè)備的每種接口都開發(fā)相應(yīng)的程序，程序的類型和數(shù)量將非常龐大。將每類設(shè)備按照接口信號類型歸類，按照國標(biāo)/國軍標(biāo)規(guī)定的方法對信號的測試方式進(jìn)行分析，并參照設(shè)備廠家有效運(yùn)行的測試維修方案，確定每種信號類型正確的測試方法，建立信號測試模型。針對每種信號的測試模型，采用面向信號的編程技術(shù)（如面向信號語言ATLAS），設(shè)計每類信號TPS，一類TPS程序即是一類信號的完整測試。

面向信號的測試流程描述語言，其代碼主要根據(jù)測試需求、測試策略進(jìn)行編寫。在具體的測試設(shè)備中對測試流程描述語言源程序進(jìn)行解釋（編譯）后，由測試流程描述語言定義的測試需求被映射成測試設(shè)備中的測試行為。測試流程描述語言不直接涉及儀器功能，有利于實現(xiàn)TPS的互操作性。

2.TPS可移植性設(shè)計

TPS可移植性設(shè)計是測試系統(tǒng)軟件具有良好的通用性重要特征，是自動測試領(lǐng)域的重要研究課題。機(jī)動測試系統(tǒng)可移植性要求TPS能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，在硬件方面要求適配器與測試平臺對接使用標(biāo)準(zhǔn)信號接口，測試程序能夠適應(yīng)移植后測試平臺硬件的變化。TPS可移植和互操作技術(shù)是實現(xiàn)測試軟件可重用、擴(kuò)展測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、提高開發(fā)效率和降低測試系統(tǒng)開發(fā)成本的關(guān)鍵。TPS可移植性設(shè)計主要依托以下技術(shù)措施：

（1）儀器配置無關(guān)性。TPS采用基于信號的體系結(jié)構(gòu)，信號接口隔離測試程序和具體儀器，使用面向信號的語言（如ATLAS）或其他語言使用面向信號方法編寫TPS調(diào)用信號接口，使TPS 和儀器無關(guān)。

（2）適配器通用性。強(qiáng)化適配器通用性設(shè)計，使被測設(shè)備與測試平臺間建立一種通用的、標(biāo)準(zhǔn)的連接關(guān)系。

（3）軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化。主控模塊對不同的模塊（儀器）設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，使TPS獲得更大的硬件獨(dú)立性。

五、裝備通用測試系統(tǒng)實例

某電子裝備測試平臺設(shè)計，遵守了通用測試平臺的設(shè)計概念，采用PXI和GPIB 總線模塊、儀器構(gòu)建通用測試平臺，如圖2所示。測試模塊、儀器選擇通用的貨架產(chǎn)品，包括18槽PXI機(jī)箱PXI-1045、零槽控制器PXI-8105、數(shù)字IO模塊PXI-6509、數(shù)字多用表PXI-4070、動態(tài)信號分析儀PXI-4461、射頻信號發(fā)生器PXI-5671、射頻信號分析儀PXI-5660、矩陣開關(guān)PXI-2530、多功能串行測試模塊PXI-8430/4，GPIB總線示波器等，測試信號類型覆蓋關(guān)鍵被測設(shè)備信號類型，硬件平臺方便調(diào)整和擴(kuò)展。

六、結(jié)束語

為提高保障機(jī)動指揮裝備的可用性和可靠性，研制機(jī)動電子裝備戰(zhàn)場搶修車的需求日益迫切，而自動測試系統(tǒng)是戰(zhàn)場搶修車的核心設(shè)備。通過對軍事需求、裝備現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合，我們認(rèn)為，自動測試系統(tǒng)的研制中通用性設(shè)計是重點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文針對機(jī)動電子裝備特點(diǎn)，從軟硬件兩方面入手，論述設(shè)計通用自動測試系統(tǒng)技術(shù)途徑。據(jù)此研制的戰(zhàn)場搶修車在測試能力、智能程度上取得明顯突破，擴(kuò)充了有效測試電子裝備數(shù)量及種類，在經(jīng)濟(jì)性和效益性方面大幅提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞青、馮茜等.軍用自動測試系統(tǒng)通用性技術(shù)研究與應(yīng)用.國外電子測量技術(shù).2009.28（1）

[2]李永明、王儉勤等.國外標(biāo)準(zhǔn)化通用航空電子自動測試設(shè)備現(xiàn)狀和發(fā)展.計算機(jī)測量與控制.2004.12（1）

[3]管京周.基于PXI總線的導(dǎo)彈通用計量檢定平臺設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制2006，14（1）endprint